La couche écosystème du Bitcoin : lever le rideau sur une ère financière sans besoin de confiance (trois)
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La couche écosystème du Bitcoin : lever le rideau sur une ère financière sans besoin de confiance (trois)
Une nouvelle couche émergente de l'écosystème Bitcoin introduit diverses fonctionnalités, permettant ainsi une transformation supplémentaire de l'efficacité du réseau.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesAuteurs/contributeurs : Kyle Ellicott, Yan Ma, Darius Tan, Melody He
Traduction en chinois : 0xNirvana
« Les couches de l’écosystème Bitcoin : lever le rideau sur une ère financière sans confiance » est un rapport de recherche sur les divers aspects du développement de l’écosystème Bitcoin. Ce rapport a été rédigé conjointement par l’équipe de Spartan Group, Kyle Ellicott et plusieurs experts ayant généreusement consacré du temps à fournir des retours et revoir la version finale de cet article. Le document a été rédigé en décembre 2023, et les données qu’il contient sont exactes à cette date. Il s’agit du troisième volet d’une série de quatre articles.
Premier article :Les couches de l’écosystème Bitcoin : lever le rideau sur une ère financière sans confiance (1)
Deuxième article :Les couches de l’écosystème Bitcoin : lever le rideau sur une ère financière sans confiance (2)
Le concept des « couches de l’écosystème Bitcoin » a été introduit en 2018 pour relever le défi de l’extensibilité du réseau, marquant ainsi un tournant important dans l’évolution du Bitcoin. Historiquement, les différentes tentatives visant à améliorer les performances du Bitcoin au niveau L1 partagent un objectif commun : faciliter les transactions hors chaîne afin d’améliorer l’évolutivité du réseau. Toutes ces initiatives s’appuient sur la couche de règlement sécurisée fournie par le niveau L1. Inspirées de l’architecture en couches d’Ethereum, les couches de l’écosystème Bitcoin ont évolué vers une gamme de solutions comprenant les niveaux L2, L3, les couches de données et les couches applicatives. Ces innovations illustrent l’adaptation du réseau Bitcoin face à ses limitations intrinsèques, témoignant d’une volonté inhérente à progresser vers une infrastructure blockchain plus puissante et fonctionnelle.
Les nouvelles couches de l’écosystème Bitcoin introduisent une variété de fonctionnalités qui transforment davantage l’efficacité du réseau. Ces couches offrent :
Programmabilité par contrats intelligents : permettant d’exécuter directement sur le réseau Bitcoin des transactions financières et contractuelles complexes.
Augmentation du débit et de la vitesse : réduisant considérablement le temps de traitement des transactions, certaines atteignant moins de 30 secondes.
Transferts fiables de BTC entre couches (BTC to L2) : facilitant le transfert sécurisé et efficace du BTC entre différentes couches, offrant une alternative à l’approche centralisée des systèmes fédérés traditionnels.
Rapport coût-efficacité : grâce à la réduction des frais de transaction, abaisse les barrières d’accès et rend le Bitcoin plus accessible à un public plus large.
Émission d’actifs et Rollups : ouvrant de nouvelles voies pour la création d’actifs et le regroupement de transactions afin d’améliorer l’efficacité.
Interopérabilité et mesures de confidentialité : renforçant la capacité du réseau à interagir avec d’autres blockchains et protégeant la vie privée des utilisateurs.
Machines virtuelles (VMs) et fonctions spécifiques : soutenant diverses applications telles que les jeux, la finance, les médias et la science décentralisée (DeSci).
Ces couches construites au-dessus du Bitcoin L1 sont stratégiques, utilisant le niveau L1 comme une plateforme similaire à un « coffre-fort à froid » pour stocker les actifs BTC. Cette architecture en couches permet non seulement un transfert transparent des actifs BTC entre différentes couches, libérant ainsi plus de 850 milliards de dollars de capital Bitcoin inactif, mais aussi aux applications construites sur ces couches de bénéficier de la sécurité et de la stabilité inégalées du Bitcoin.
Paysage des couches de l’écosystème Bitcoin (mars 2024)
D’importants progrès ont été accomplis dans le développement des couches de l’écosystème Bitcoin au cours du dernier trimestre 2023, notamment en ce qui concerne les solutions L2. L’écosystème Bitcoin s’étend désormais à diverses formes telles que les sidechains, les drivechains, les chaînes à minage fusionné (merge-mined chains) et les chaînes à preuve d’enjeu (proof-of-stake). Parallèlement, de nombreux protocoles, standards de jetons, ponts inter-chaînes, rollups et autres solutions innovantes ont fait leur apparition.
Ces développements ne sont pas seulement des sauts technologiques, mais marquent également un changement de paradigme dans l’utilité du Bitcoin, ouvrant de nouvelles voies à son adoption par les utilisateurs et au déploiement d’applications. L’approche en couches souligne la capacité du Bitcoin à s’adapter et à évoluer continuellement, consolidant ainsi sa position dans un monde numérique en constante mutation. Les sections suivantes décrivent en détail les principales innovations dans ces catégories, illustrant la dynamique et la vision prospective de l’écosystème en couches du Bitcoin.
Bitcoin L2 : les Quatre Grands
L’écosystème Bitcoin L2 est dominé par les « Quatre Grands » : Stacks, Lightning Network, RSK et Liquid. Ces quatre entités traitent la majorité des transactions Bitcoin L2, façonnant ainsi le paysage des solutions d’extensibilité. Chaque solution L2 possède des caractéristiques et fonctionnalités uniques, contribuant distinctement à la croissance et à l’évolutivité de l’écosystème Bitcoin.
Comparaison des « Quatre Grands » du Bitcoin L2
1. Le projet Bitcoin L2 Stacks, lancé en 2017 par les informaticiens de Princeton Ryan Shea et Muneeb Ali, vise à activer les contrats intelligents sur Bitcoin. Le réseau Stacks a démarré en janvier 2021, permettant aux contrats intelligents et aux applications décentralisées d’utiliser Bitcoin comme réseau L1 sécurisé. Stacks utilise un mécanisme de consensus appelé Proof-of-Transfer (PoX), qui fonctionne en parallèle avec le consensus Proof-of-Work (PoW) du Bitcoin tout en réutilisant sa puissance de calcul.
La sécurité du réseau est renforcée par le « stacking », où les détenteurs de jetons STX (valeur actuelle de 252,87 millions de dollars lors du cycle de stacking en cours) verrouillent leurs jetons natifs STX pour valider les transactions, garantissant ainsi la sécurité du réseau contre des récompenses en BTC.
Les contrats intelligents sur Stacks sont codés en Clarity, un langage natif lisible par l’humain, capable de répondre aux transactions Bitcoin et d’effectuer des échanges natifs avec les actifs BTC.
Le jeton STX, utilisé comme carburant sur L2, est devenu en 2019 le premierjeton reconnu par la SEC américaine, et a été déposé de manière décentralisée comme actif non soumis à la réglementation des valeurs mobilières avant le lancement du réseau principal en 2021.
STX figure parmi les 50 principaux projets de l’industrie cryptographique et est, au moment de la rédaction, le seul jeton natif Bitcoin L2 classé dans le top 100 de CoinMarketCap. Selon le Rapport annuel des développeurs Electric Capital 2022, l’activité autour de STX se classait 38ᵉ au classement général, avec un nombre croissant de développeurs mensuels actifs depuis 2015, atteignant 175 développeurs actifs en octobre 2023.
Nombre de développeurs mensuels actifs sur Stacks. Source : Electric Capital
Facteurs d’influence futurs
○ La mise à jour du réseau Nakamoto (prévue pour le deuxième trimestre 2024) permettra à Stacks d’effectuer des transferts rapides et peu coûteux de BTC via L2, tout en conservant 100 % de la sécurité du réseau Bitcoin (résistance aux réorganisations). La vitesse de transaction passera de plus de 10 à 30 minutes par bloc actuellement à environ 5 secondes, soit une accélération d’environ 1 000 fois, bien supérieure au temps entre deux blocs Bitcoin. En décembre 2023, deux jalons majeurs avaient déjà été atteints : la version v0.1 « Mockamoto » et la version v0.2 Neon, un réseau test « contrôlé » doté d’un seul mineur, d’un seul stackeur et de fonctionnalités de signature.
○ sBTC est un actif décentralisé indexé 1:1 sur le Bitcoin, pouvant être déployé et transféré entre Bitcoin et Stacks (L2), servant même de gaz sans nécessiter d’actifs supplémentaires. La sécurité des transferts sBTC repose à 100 % sur la puissance de hachage du Bitcoin. Pour inverser une transaction, il faudrait attaquer directement le réseau Bitcoin lui-même.
Calendrier de sortie de sBTC. Source : sBTC
Le succès de la couche Stacks transforme le Bitcoin en un actif pleinement programmable, de manière décentralisée. Cela devrait stimuler la demande pour Stacks et le Bitcoin, créant un terrain fertile pour une économie Bitcoin en pleine expansion, libérant des centaines de milliards de dollars de capital Bitcoin passif et faisant du Bitcoin un pilier d’un réseau Web3 plus sécurisé.
2. Lightning Network, publié en 2018 (le livre blanc date de 2016), permet des micro-paiements instantanés, géographiquement illimités et à très bas coût sur Bitcoin. Sa capacité remarquable de traitement des transactions et son adoption croissante soulignent son rôle clé dans l’amélioration de l’évolutivité et de l’efficacité transactionnelle du Bitcoin.
Ce protocole utilise des contrats intelligents pour créer des canaux de paiement combinant règlement sur chaîne et traitement hors chaîne.
Lorsqu’un canal est fermé, les transactions sont agrégées et envoyées au réseau sous-jacent, c’est-à-dire Bitcoin. L’actif natif du réseau Lightning est le Lightning Bitcoin.
En août 2023, le réseau traitait environ 213 000 transactions routées par jour, soit environ 6,6 millions par mois, représentant environ 52 % de la capacité publique du réseau. Ce chiffre a augmenté de 1 212 % depuis l’estimation de K33 en août 2021 (503 000 paiements Lightning).
En moyenne, le réseau Lightning traite chaque jour un volume équivalent à au moins 47 % des transactions sur chaîne du Bitcoin.
Le réseau Lightning augmente le volume quotidien des transactions Bitcoin. Source : River
3. Rootstock (RSK), fondé en 2015 par RSK Labs, introduit des contrats intelligents compatibles avec la machine virtuelle Ethereum (EVM) dans l’écosystème Bitcoin via sa machine virtuelle RSK (RVM). Grâce à la RVM, les développeurs peuvent migrer des contrats Ethereum vers Bitcoin. Son actif natif, le Smart Bitcoin (RBTC), est indexé 1:1 sur le BTC, mais n’est pas sans confiance. Étant donné que sa sécurité repose sur le « minage fusionné », le RBTC dépend encore de tiers centralisés, illustrant un compromis entre sécurité et degré de décentralisation dans les solutions L2.
4. Liquid Network, lancé par Blockstream en 2018, est une sidechain Bitcoin permettant des transactions rapides, sécurisées et confidentielles. Indépendant du Bitcoin, Liquid dispose de son propre registre et abandonne le consensus Proof-of-Work (PoW) au profit d’une fédération composée d’environ 60 membres (Liquid Federation) pour produire de nouveaux blocs. Son actif natif, le Liquid Bitcoin (L-BTC), est une version « emballée » du BTC. Le fonctionnement indépendant de Liquid illustre la diversité des approches au sein de l’écosystème Bitcoin L2.
Aujourd’hui, bien qu’aucune solution Bitcoin L2 ne détienne plus de 10 000 BTC ou ne compte des millions d’utilisateurs, leur potentiel de croissance exponentielle reste impressionnant. Leur rôle crucial dans l’amélioration future de l’évolutivité et des fonctionnalités du Bitcoin est de plus en plus affirmé. Alors que les technologies L2 progressent, les développeurs explorent de multiples voies pour expérimenter rapidement tout en maintenant la stabilité du réseau principal. Le succès futur des solutions L2 dépendra de leur capacité à fournir un environnement d’exécution complet (comme EVM) afin de surmonter les limitations actuelles du développement et favoriser un écosystème plus inclusif.
Analyse du triangle impossible des Bitcoin L2
Dans la quête d’une meilleure évolutivité des couches de l’écosystème Bitcoin, un nouveau dilemme émerge : le triangle impossible des L2. En appliquant le triangle impossible de la blockchain aux solutions Bitcoin L2, les compromis existent toujours, mais légèrement redéfinis. Dans ce triangle impossible, les choix se limitent à :
A. Réseau ouvert ou réseau fédéré.
B. Introduction ou non d’un nouveau jeton.
C. Disposer d’une machine virtuelle (VM) complète/globale ou uniquement de contrats hors chaîne limités.
L’industrie a tenté de « carrer » ce « triangle impossible », en incitant les mineurs Bitcoin à miner sur L2 afin de réutiliser les ressources. RSK (anciennement Rootstock) et les Drivechains ont été des pionniers dans cette démarche. Toutefois, la question de l’incitation des mineurs reste en suspens, semblable à la situation précoce d’Ethereum où les frais de carburant pouvaient ne pas suffire à motiver les mineurs.
Lightning Network choisit A et B : réseau ouvert, sans jeton, mais sans VM complète ni état global.
Stacks choisit A et C : réseau ouvert, VM complète, avec introduction d’un nouveau jeton (STX).
Liquid choisit B et C : sans jeton mais avec VM complète, fonctionnant selon un modèle fédéré.
Les développeurs ont évoqué initialement l’ajout de nouveaux opcodes dans Bitcoin (L1), théoriquement capables de résoudre certains problèmes. Par exemple, un opcode comme op-snark-verify pourrait servir à vérifier les calculs L2 directement sur Bitcoin (L1). Cependant, historiquement, mettre en œuvre des modifications par fork doux ou dur dans Bitcoin s’avère difficile, ce qui rend cette solution peu probable à court terme.
À l’avenir, le paysage de l’écosystème Bitcoin dépassera très probablement les quelques solutions L2 actuelles, nécessitant des centaines de nouvelles propositions pour exploiter pleinement le potentiel du réseau. Actuellement, les développeurs cherchent à équilibrer les trois dilemmes des L2. Une tendance émergente consiste à adopter un réseau ouvert où chacun peut participer librement au minage, offrant un environnement complet de machine virtuelle (VM) pour les contrats intelligents, avec l’état global comme attribut central. Cette approche imite les architectures réussies d’Ethereum ou Solana, et devrait fortement influencer l’orientation future des technologies Bitcoin L2.
Une pléthore de solutions innovantes
Outre les quatre géants existants, l’expérimentation rapide sur l’écosystème Bitcoin ne cesse de produire de nouveaux projets dans les outils d’infrastructure, les standards et protocoles. À mesure que la pile technologique se construit, comblant les lacunes techniques pour répondre aux besoins applicatifs, ces innovations définissent activement de nouvelles catégories.
Ark est un protocole L2 expérimental lancé en mai 2023. Grâce à ses fournisseurs de services Ark (ASP), des intermédiaires permanents et sans confiance, Ark permet aux utilisateurs d’effectuer des paiements extensibles hors chaîne, à faible coût et anonymement. Contrairement au réseau Lightning, les destinataires peuvent recevoir des paiements sans nécessiter de liquidité entrante, tout en préservant la confidentialité et en réduisant les coûts.
Babylon, présenté lors de Cosmoverse 2023, est un réseau utilisant un mécanisme de preuve d’enjeu (PoS), incluant deux protocoles de partage de sécurité entre Bitcoin et d’autres réseaux PoS : horodatage Bitcoin et mise en gage sans pont.
Botanix (Spiderchain L2) est une machine virtuelle Ethereum (EVM) conçue pour Bitcoin selon un modèle PoS, utilisant un réseau multisignature distribué pour un ancrage bidirectionnel avec Bitcoin, renforçant ainsi l’interopérabilité.
Interlay est un réseau modulaire et programmable reliant Bitcoin à l’écosystème multi-chaînes, fonctionnant comme une parachain Polkadot. Interlay crée un pont Bitcoin décentralisé permettant de frapper iBTC, ou « BTC valorisé », un actif multichaîne entièrement adossé au BTC.
MintLayer est un réseau PoS conçu comme sidechain Bitcoin, optimisé pour les activités de finance décentralisée (DeFi), y compris les échanges atomiques. Via MintLayer, les utilisateurs peuvent créer des jetons sans recourir à une version emballée du BTC ou à un langage de contrats intelligents (comme Solidity), simplement en ajoutant des données supplémentaires à une transaction basée sur le modèle UTXO. Le réseau vise à produire un bloc toutes les 120 secondes via des fonctions aléatoires vérifiables (VRF), avec finalité après 1 000 blocs.
Inscriptions (Ordinals). Le cadre innovant « Ordinal Theory », lancé le 30 juin 2022, a immédiatement déclenché une vague culturelle de construction sur Bitcoin. Quelques mois plus tard, en 2023, les développeurs se sont massivement tournés vers les Ordinaux (Ord), permettant d’inscrire (Inscription) directement sur Bitcoin sans sidechain séparée, jeton ou mise à jour du réseau principal. Ces inscriptions sont des artefacts numériques immuables, hors monétaires (comme des NFT Bitcoin), intégrant des données brutes (vidéo, audio, images, logiciels exécutables), gravées à jamais sur Bitcoin et transférables vers des adresses ou portefeuilles.
Depuis la première inscription le 14 décembre 2022, les Ordinaux connaissent une croissance exponentielle, accompagnée de nouvelles expérimentations, outils d’infrastructure et standards. Durant les 90 premiers jours, plus de 460 000 inscriptions ont été réalisées ; à ce jour, elles dépassent 46,2 millions, générant environ 3 365 BTC de frais (environ 148,8 millions de dollars).
Le réseau RGB (Really Good Bitcoin) est un protocole basé sur Bitcoin utilisant la technologie Lightning, mais n’étant pas un protocole de jeton.
Threshold Network est un réseau fusionné axé sur la confidentialité, combinant les fonctionnalités de Keep et NuCypher. Il permet aux utilisateurs de protéger leurs données privées via des conteneurs hors chaîne de Keep Network et les outils de gestion des secrets et contrôle d’accès dynamique de NuCypher. Threshold a créé le pont tBTC, un pont inter-chaînes décentralisé et sans permission reliant Bitcoin et Ethereum.
Les développeurs publient chaque semaine de nombreux nouveaux protocoles et standards, dont ceux-ci ne représentent qu’un petit échantillon. La prolifération continue de nouveaux protocoles et standards reflète la vitalité et l’évolution de la pile technologique Bitcoin. L’élan généré, notamment dans la perspective du halving Bitcoin prévu au deuxième trimestre 2024, laisse présager de vastes perspectives d’innovation et d’adoption futures pour l’écosystème Bitcoin.
L’émergence des standards de jetons
Après l’apparition de plusieurs nouveaux protocoles, la communauté explore désormais de nouveaux standards de jetons, offrant un premier aperçu des possibilités de conception de jetons exploitant l’architecture unique du Bitcoin. Bien que ces standards en soient encore à leurs balbutiements, les développeurs commencent à les reconnaître et à comprendre qu’ils présentent des similitudes avec leurs homologues dans l’écosystème Ethereum.
BRC-20 est un standard de jeton expérimental créé par DOMO et publié début mars 2023, visant à créer des jetons fongibles sur Bitcoin. Ce standard utilise les inscriptions Ordinals et les données JSON, s’inspirant du modèle ERC-20 d’Ethereum tout en étant adapté à l’écosystème Bitcoin, avec des fonctionnalités limitées. Rapidement, plusieurs plateformes ont suivi en développant des outils et launchpads supportant ce standard (ALEX, Bitget, Leather, OrdinalsBot, UniSat Wallet, Xverse, etc.). Notamment, ORDI, premier jeton déployé selon ce standard, a dépassé 1 milliard de dollars de capitalisation en mai 2023, classé 52 sur CoinMarketCap, atteignant plus de 1,3 milliard de dollars au moment de la rédaction.
BRC-721E est un standard expérimental similaire au ERC-721 largement adopté, développé conjointement par Bitcoin Miladys, Ordinals Market et Xverse. Dans sa phase initiale, ce standard permet aux utilisateurs de faire passer des NFT d’Ethereum vers Bitcoin, en gravant une version simplifiée du NFT avec un lien vers sa version originale Ethereum, et inclut des fonctionnalités d’airdrop. Une fois transféré, le NFT apparaît automatiquement sur Ordinals Market. Cette expérimentation ouvre plusieurs pistes pour l’interopérabilité entre les deux réseaux.
ORC-20 est un standard de jeton expérimental ouvert, conçu pour rester compatible avec BRC-20 tout en offrant un espace de nommage plus flexible, et prévoit d’introduire l’UTXO à l’avenir pour éviter les doubles dépenses.
ORC-CASH est un standard de jeton expérimental basé sur le protocole Ordinals, optimisé pour le modèle de sécurité UTXO et conçu comme une version simplifiée du standard ORC-20.
RUNES, proposé en septembre 2023 par Casey Rodarmor, créateur des Ordinaux, est un protocole expérimental de jetons fongibles destiné à remplacer BRC-20. Runes vise à ne pas dépendre de données hors chaîne ni exiger de jeton natif, en utilisant plutôt les UTXO pour détenir les soldes, les transactions étant identifiées par des conditions de script spécifiques.
SRC-20 est un standard de jeton créé par Mike In Space, appelé « timbres Bitcoin » (Bitcoin Secure Tradeable Art Maintained Securely), ce sont des œuvres d’art numériques stockées directement sur la blockchain Bitcoin, impossibles à purger car situées dans l’ensemble UTXO (transactions non dépensées).
STX-20 est un standard expérimental d’inscription publié en décembre 2023, visant à créer et partager des objets numériques sur la blockchain Stacks en incorporant des informations de protocole dans les métadonnées des
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